JP2007216433A - 貫通方法及び液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを低減した貫通方法及び液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】厚さ方向に貫通した第１貫通孔１３が形成されるシリコン単結晶基板からなるベース基板１１０の一方面に金属材料からなる隔離層１９１を形成すると共に、前記ベース基板１１０の前記一方面側に前記第１貫通孔１３が形成される領域に相対向する領域に第２貫通孔３１が形成されたシリコン単結晶基板からなる接合基板１３０を接合した後、前記ベース基板１１０の他方面に前記隔離層１９１と同一材料からなるマスクを形成すると共に該マスクの前記第１貫通孔１３に相対向する領域に開口部を形成し、前記ベース基板１１０を前記マスクを介して異方性エッチングすることにより前記第１貫通孔１３を形成した後、前記マスクと前記隔離層とを同時に除去することにより、第１貫通孔１３と第２貫通孔３１とを貫通する。
【選択図】図６

Description

本発明は、ベース基板と接合基板とを接合後、ベース基板を異方性エッチングすることにより貫通孔を形成して、ベース基板の貫通孔と接合基板の貫通孔との間の隔離層を貫通する貫通方法及び液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法に関する。

液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室とこの圧力発生室に連通する連通部とが形成される流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に形成される圧電素子と、流路形成基板の圧電素子側の面に接合され連通部と共にリザーバの一部を構成するリザーバ部を有するリザーバ形成基板とを具備するものがある（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法としては、流路形成基板の一方面にボロンドープ層を形成後、この流路形成基板の一方面側にリザーバ部を有するリザーバ形成基板を接合し、その後、流路形成基板を他方面側から異方性エッチングにより圧力発生室及び連通部を形成した後、ボロンドープ層からなる隔離層を貫通してリザーバ部と連通部とを連通させてリザーバを形成している。このような製造方法によりインクジェット式記録ヘッドを形成することにより、流路形成基板に圧力発生室及び連通部を形成する際に、隔離層によりエッチング液が連通部及びリザーバ部を介してリザーバ形成基板側に流れ出てリザーバ形成基板がエッチングされるのを防止している。

しかしながら、特許文献１では、流路形成基板を異方性エッチングする際に使用したマスクを除去する工程と、隔離層を除去する工程とが必要で、製造工程が増大してコストが増大してしまうという問題がある。

また、流路形成基板を異方性エッチングする際のエッチング液に含まれる鉄（Ｆｅ）などが、圧力発生室や連通部等のエッチング面に異常析出して異物が発生することがあり、流路形成基板を異方性エッチングしたマスクが連通部側に倒れこんで異物を覆ってしまう。このようにマスクが異物を覆ってしまうと、エッチング面を洗浄しても異物を除去することができず、流路内に耐インク性を有する耐インク膜を成膜した際に異物によって欠陥が発生し、流路形成基板がインクによって侵食されてしまう虞があるという問題がある。

なお、このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法だけでなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。また、このような問題は、液体噴射ヘッドの製造方法だけでなく、広くベース基板に隔離層を形成後、ベース基板に貫通孔を異方性エッチングにより形成すると共に、ベース基板の貫通孔とベース基板に接合された接合基板の貫通孔との間の隔離層を貫通する貫通方法においても同様に存在する。

特開２００５−２１９２４３号公報（第３〜５図、第６〜８頁）

本発明はこのような事情に鑑み、製造コストを低減した貫通方法及び液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、厚さ方向に貫通した第１貫通孔が形成されるシリコン単結晶基板からなるベース基板の一方面に金属材料からなる隔離層を形成すると共に、前記ベース基板の前記一方面側に前記第１貫通孔が形成される領域に相対向する領域に第２貫通孔が形成されたシリコン単結晶基板からなる接合基板を接合した後、前記ベース基板の他方面に前記隔離層と同一材料からなるマスクを形成すると共に該マスクの前記第１貫通孔に相対向する領域に開口部を形成し、前記ベース基板を前記マスクを介して異方性エッチングすることにより前記第１貫通孔を形成した後、前記マスクと前記隔離層とを同時に除去することを特徴とする貫通方法にある。
かかる第１の態様では、金属材料からなる隔離層によって第１貫通孔と第２貫通孔とを確実に隔離して、ベース基板を異方性エッチングした際にエッチング液が接合基板側に漏れ出るのを確実に防止することができると共に、マスクの除去と隔離層の除去とを同時に行うことができ、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。

本発明の第２の態様は、前記隔離層を複数層で形成すると共に、前記マスクを前記隔離層の前記ベース基板側に一番近い層と同一材料で形成することを特徴とする第１の態様の貫通方法にある。
かかる第２の態様では、隔離層を複数層で形成することによって、第１貫通孔と第２貫通孔とを確実に隔離して、ベース基板を異方性エッチングした際にエッチング液が接合基板側に漏れ出るのを確実に防止することができると共に、マスクと隔離層の最下層とを同時に除去することで製造工程を簡略化してコストを低減することができる。

本発明の第３の態様は、前記隔離層を金属層と、該金属層の前記ベース基板側への密着性を向上する密着層とで形成すると共に、前記マスクを前記密着層と同一材料で形成することを特徴とする第２の態様の貫通方法にある。
かかる第３の態様では、密着層と金属層とからなる隔離層によって第１貫通孔と第２貫通孔とを確実に隔離して、ベース基板を異方性エッチングした際にエッチング液が接合基板側に漏れ出るのを確実に防止することができる。

本発明の第４の態様は、前記金属層を前記第１貫通孔の周縁部との間に間隔を空けて形成すると共に、前記マスクと前記密着層とを同時に除去した際に前記金属層を除去することを特徴とする第３の態様の貫通方法にある。
かかる第４の態様では、マスクと密着層とを同時に除去するだけで、密着層上の金属層も除去することができるため、製造工程を簡略化してさらにコストを低減することができる。

本発明の第５の態様は、前記マスクを複数層で形成すると共に、前記マスクの前記ベース基板側に一番近い層を前記隔離層と同一材料で形成することを特徴とする第１〜４の何れかの態様の貫通方法にある。
かかる第５の態様では、複数層のマスクを用いることで、ベース基板を高精度に異方性エッチングすることができる。

本発明の第６の態様は、前記マスクを前記隔離層と同一材料からなる第１マスク膜と、該第１マスク膜上に形成された第２マスク膜とで形成することを特徴とする第５の態様の貫通方法にある。
かかる第６の態様では、第１マスク膜と第２マスク膜とからなるマスクを用いることで、ベース基板を高精度に異方性エッチングすることができる。

本発明の第７の態様は、前記隔離層及び前記マスクが金、ニッケル、クロム及び白金からなることを特徴とする第１〜６の何れかの態様の貫通方法にある。
かかる第７の態様では、密着層と金属層とからなる隔離層によって第１貫通孔と第２貫通孔とを確実に隔離して、ベース基板を異方性エッチングした際にエッチング液が接合基板側に漏れ出るのを確実に防止することができると共に、ベース基板を高精度に異方性エッチングすることができる。

本発明の第８の態様は、前記隔離層をウェットエッチングで除去することを特徴とする第１〜７の何れかの態様の貫通方法にある。
かかる第８の態様では、隔離層を確実に除去することができる。

本発明の第９の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する複数の圧力発生室及び該圧力発生室に連通する連通部が形成されると共に、当該圧力発生室内に液体を噴射させるための圧力変化を付与する圧力発生手段を有する流路形成基板の一方面側の少なくとも前記連通部が形成される領域に、当該連通部を覆う金属材料からなる隔離層を形成する工程と、前記流路形成基板の一方面側に、前記連通部に連通してリザーバの一部を構成するリザーバ部が形成されたリザーバ形成基板を接合する工程と、前記流路形成基板の他方面側に前記隔離層と同一材料からなるマスクを所定形状に形成する工程と、前記流路形成基板を前記マスクを介して異方性エッチングすることにより前記圧力発生室及び前記連通部を形成して前記連通部内に前記隔離層を露出する工程と、前記マスクを前記隔離層と共に除去して前記隔離層を貫通させて前記連通部と前記リザーバ部とを連通させる工程とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第９の態様では、金属材料からなる隔離層によって連通部とリザーバ部とを確実に隔離して、流路形成基板を異方性エッチングした際にエッチング液がリザーバ形成基板側に漏れ出るのを確実に防止することができると共に、マスクの除去と隔離層の除去とを同時に行うことができ、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。

本発明の第１０の態様は、前記隔離層を前記圧力発生手段の配線層と同一層で形成することを特徴とする第９の態様の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第１０の態様では、製造工程をさらに簡略化してコストを低減することができる。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る製造方法によって製造されるインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図である。図示するように、ベース基板となる流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化によって二酸化シリコンからなる厚さ０．５〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。

流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４を介して連通されている。連通部１３は、後述するリザーバ形成基板３０のリザーバ部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。

また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０^-6／℃］であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。

一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、厚さが例えば約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１．０μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜６０は圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用するが、弾性膜５０、絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみを残して下電極膜６０を振動板としても良い。

また、このような各圧電素子３００の上電極膜８０には、密着層９１及び金属層９２からなる引き出し配線であるリード電極９０がそれぞれ接続され、このリード電極９０を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加されるようになっている。また、詳しくは後述するが、連通部１３の開口周縁部に対応する領域の振動板、すなわち、弾性膜５０及び絶縁体膜５５上にも、密着層９１及び金属層９２からなるがリード電極９０とは不連続の隔離層の配線層１９０が存在している。

ここで、金属層９２の主材料としては、比較的導電性の高い材料であれば特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）が挙げられ、本実施形態では金（Ａｕ）を用いている。また、密着層９１の材料としては、金属層９２の密着性を確保できる材料であればよく、具体的には、チタン（Ｔｉ）、チタンタングステン化合物（ＴｉＷ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）又はニッケルクロム化合物（ＮｉＣｒ）等が挙げられ、本実施形態ではニッケルクロム（ＮｉＣｒ）を用いている。

このような流路形成基板１０の圧電素子３００側の面には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有して接合基板となるリザーバ形成基板３０が接着剤３５によって接着されている。リザーバ形成基板３０のリザーバ部３１は、振動板、本実施形態では、弾性膜５０及び絶縁体膜５５のそれぞれに設けられた貫通部５２を介して連通部１３と連通され、これらリザーバ部３１及び連通部１３によってリザーバ１００が形成されている。

また、リザーバ形成基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３２内に形成されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。なお、圧電素子保持部３２は、密封されていてもよいし密封されていなくてもよい。このようなリザーバ形成基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。

また、リザーバ形成基板３０上には、圧電素子３００を駆動するための駆動回路２００が実装されている。駆動回路２００としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路２００とリード電極９０とはボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる接続配線２１０を介して電気的に接続されている。

さらに、リザーバ形成基板３０のリザーバ部３１に対応する領域上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。

このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路２００の記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、圧電素子３００及び振動板をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインクが吐出する。

以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図３〜図６を参照して説明する。なお、図３〜図６は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。まず、図３（ａ）に示すように、シリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン膜５３を形成する。なお、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０として、膜厚が約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いシリコンウェハを用いている。

次に、図３（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５３）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。具体的には、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５３）上に、例えば、スパッタ法等によりジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、このジルコニウム層を、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）からなる絶縁体膜５５を形成する。

次いで、図３（ｃ）に示すように、例えば、白金とイリジウムとを絶縁体膜５５上に積層することにより下電極膜６０を形成した後、この下電極膜６０を所定形状にパターニングする。次に、図３（ｄ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層７０と、例えば、イリジウムからなる上電極膜８０とを流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成し、これら圧電体層７０及び上電極膜８０を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。また、圧電素子３００を形成後に、絶縁体膜５５及び弾性膜５０をパターニングして、流路形成基板用ウェハ１１０の連通部（図示なし）が形成される領域に、これら絶縁体膜５５及び弾性膜５０を貫通して流路形成基板用ウェハ１１０の表面を露出させた貫通部５２を形成する。

なお、圧電素子３００を構成する圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等が用いられる。

また、圧電体層７０の形成方法は、特に限定されないが、例えば、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成した。

次に、図４（ａ）に示すように、リード電極９０を形成する。具体的には、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って密着層９１を介して金属層９２を形成し、密着層９１と金属層９２とからなる配線層１９０を形成する。

このように、配線層１９０を流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って形成することにより、貫通部５２はこの配線層１９０により封止される。そして、この配線層１９０上に、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を形成し、このマスクパターンを介して配線層１９０を圧電素子３００毎にパターニングすることによりリード電極９０を形成する。また、同時に配線層１９０を貫通部５２を覆う領域にパターニングすることによりリード電極９０とは不連続な配線層１９０からなる隔離層１９１を形成する。すなわち、本実施形態の隔離層１９１は、リード電極９０と同一層である密着層９１及び金属層９２で構成した。

このように隔離層１９１を形成することで、詳しくは後述するが、流路形成基板用ウェハ１１０を異方性エッチングして圧力発生室１２及び連通部１３を形成する工程において、エッチング液が、隔離層１９１を通過してリザーバ形成基板用ウェハ１３０側に不用意に漏れ出るのを防止して、歩留まりを向上することができる。

また、本実施形態では、隔離層１９１をリード電極９０と同じ配線層１９０で同時に形成するようにしたため、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。

なお、密着層９１は、スパッタリング法により形成することができる。また、金属層９２は、密着層９１上にスパッタリング法やメッキ法等により形成することができる。さらに、金属層９２をスパッタリング法を繰り返し行って複数層で構成するようにしてもよい。これにより、各層にピンホールが形成されたとしても、面方向で各層のピンホールが一致することはなく、圧力発生室１２等を形成する工程で使用するエッチング液が隔離層１９１を通過することを有効に防止することができる。

また、金属層９２の主材料としては、比較的導電性の高い材料であれば特に限定されないが、例えば、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）又はイリジウム（Ｉｒ）を用いることが好ましい。本実施形態では、金属層９２として、１．２μｍの金（Ａｕ）を形成した。さらに、密着層９１の材料としては、例えば、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）又はクロム（Ｃｒ）等から選択される少なくとも一種の金属材料が挙げられるが、特に、チタンタングステン（ＴｉＷ）、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）等を用いるのが好ましい。本実施形態では、厚さが５０ｎｍのニッケルクロム（ＮｉＣｒ）を形成した。

次に、図４（ｂ）に示すように、リザーバ形成基板用ウェハ１３０を、流路形成基板用ウェハ１１０上に接着剤３５によって接着する。ここで、このリザーバ形成基板用ウェハ１３０には、リザーバ部３１、圧電素子保持部３２等が予め形成されている。なお、リザーバ形成基板用ウェハ１３０は、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するシリコンウェハであり、リザーバ形成基板用ウェハ１３０を接合することで流路形成基板用ウェハ１１０の剛性は著しく向上することになる。

次いで、図４（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をある程度の厚さとなるまで研磨した後、更にフッ硝酸によってウェットエッチングすることにより流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みにする。例えば、本実施形態では、研磨及びウェットエッチングによって、流路形成基板用ウェハ１１０を、約７０μｍの厚さとなるように加工した。

次いで、図５（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に、隔離層１９１の流路形成基板用ウェハ１１０に一番近い層と同一材料からなる第１マスク膜５６と、第１マスク膜５６上に第２マスク膜５７とからなるマスク５８を新たに形成し、マスク５８を所定形状にパターニングする。本実施形態では、隔離層１９１の流路形成基板用ウェハ１１０に一番近い層である密着層９１が、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）からなるため、第１マスク膜５６をニッケルクロム（ＮｉＣｒ）で形成した。また、第２マスク膜５７の主材料としては、特に限定されず、例えば、本実施形態では、金（Ａｕ）を用いた。

次いで、図５（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をマスク５８を介して異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４等を形成する。具体的には、流路形成基板用ウェハ１１０を、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等のアルカリ溶液によって、弾性膜５０及び隔離層１９１が露出するまでエッチングすることにより、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４等を同時に形成する。

このとき、貫通部５２は隔離層１９１によって封止されているため、貫通部５２を介してリザーバ形成基板用ウェハ１３０側にエッチング液が漏れ出ることがなく、エッチング液によってリザーバ形成基板用ウェハ１３０自体や、リザーバ形成基板用ウェハ１３０上の駆動回路２００が実装される配線（図示なし）などがエッチングされるのを防止することができる。

なお、このような圧力発生室１２等を形成する際、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の流路形成基板用ウェハ１１０側とは反対側の表面を、耐アルカリ性を有する材料、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＰＴＡ（ポリパラフェニレンテレフタルアミド）等からなる封止フィルムでさらに封止するようにしてもよい。これにより、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の表面に設けられた配線等の断線などの不良をより確実に防止することができる。

次いで、図５（ｃ）に示すように、マスク５８の第２マスク膜５７を除去する。第２マスク膜５７の除去は、ウェットエッチングにより行うことができる。

次いで、図６（ａ）に示すように、マスク５８の第１マスク膜５６と隔離層１９１の流路形成基板用ウェハ１１０に一番近い層である密着層９１の連通部１３に露出した部分とを同時に除去する。すなわち、マスク５８の第１マスク膜５６と隔離層１９１の密着層９１とは同一材料からなるため、例えば、塩酸過水等のエッチング液によって同時に除去することができる。

そして、図６（ｂ）に示すように、隔離層１９１の金属層９２を除去することにより、連通部１３とリザーバ部３１とを貫通し、リザーバ１００を形成する。なお、金属層９２を除去する前に、流路形成基板用ウェハ１１０の圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４の内面に亘って耐インク性を有する耐インク保護膜を形成するようにしてもよい。このような耐インク保護膜は、金属層９２上にも形成されるが、金属層９２を除去する際に同時に除去される。

このように、マスク５８の第１マスク膜５６と、隔離層１９１の最下層である密着層９１とを同時に除去することによって、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。また、塩酸過水によって第１マスク膜５６と密着層９１とを同時に除去することにより、エッチング面を洗浄することができるため、エッチング液に含まれる鉄（Ｆｅ）等がエッチング面に異常析出されて異物が存在しても、塩酸過水によって異物を同時に除去することができる。これにより、耐インク保護膜を形成した際に異物による成膜欠陥が発生することがなく、流路形成基板１０がインクによって侵食されることがない。

このようにリザーバ１００を形成した後は、図２（ｂ）に示すように、リザーバ形成基板用ウェハ１３０上に駆動回路２００を実装すると共に、駆動回路２００とリード電極９０とをボンディングワイヤ２１０によって接続する。その後、流路形成基板用ウェハ１１０及びリザーバ形成基板用ウェハ１３０の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、流路形成基板用ウェハ１１０のリザーバ形成基板用ウェハ１３０とは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合すると共に、リザーバ形成基板用ウェハ１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、これら流路形成基板用ウェハ１１０等を図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分割することによって上述した構造のインクジェット式記録ヘッドが製造される。

以上説明したように、本発明では、流路形成基板用ウェハ１１０を異方性エッチングする際に使用されるマスク５８の最下層の第１マスク膜５６として、隔離層１９１の最下層である密着層９１と同一材料の金属を用いるようにしたため、第１マスク膜５６と密着層９１とを同時に除去することができ、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。

（実施形態２）
図７及び図８は、本発明の実施形態２に係る液体噴射ヘッドの製造方法を示す断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

上述した実施形態１と同様に、流路形成基板用ウェハ１１０に弾性膜５０、絶縁体膜５５及び圧電素子３００を形成した後、図７（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って密着層９１を形成すると共に所定形状にパターニングする。本実施形態では、密着層９１を圧電素子３００毎にパターニングしてリード電極９０の一部を形成すると共に貫通部５２を覆う領域に形成した。そして、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って金属層９２を形成すると共に、金属層９２を各圧電素子３００毎にパターニングする。これにより、密着層９１及び金属層９２からなるリード電極９０を形成する。すなわち、本実施形態では、貫通部５２を覆う隔離層１９１Ａを密着層９１のみで構成するようにした。なお、本実施形態では、密着層９１としてニッケルクロム（ＮｉＣｒ）を用い、金属層９２として金（Ａｕ）を用いた。

次に、図７（ｂ）に示すように、上述した実施形態１と同様に、流路形成基板用ウェハ１１０にリザーバ形成基板用ウェハ１３０を接着剤３５を介して接合後、流路形成基板用ウェハ１１０の圧電素子３００とは反対側の面を研磨及びエッチングすることにより流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚さとする。

次に、図８（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の圧電素子３００とは反対側の面に、隔離層１９１Ａと同一材料からなるマスク５８Ａ（第１マスク膜５６）を形成する。本実施形態では、隔離層１９１Ａが密着層９１のみで構成されているため、マスク５８Ａを密着層９１と同一材料のニッケルクロム（ＮｉＣｒ）で形成した。そして、流路形成基板用ウェハ１１０をマスク５８Ａを介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチングすることにより、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４を形成する。

次に、図８（ｂ）に示すように、マスク５８Ａと隔離層１９１Ａとを同時に除去する。本実施形態では、塩酸過水を用いて除去した。これにより、連通部１３とリザーバ部３１とを貫通して、リザーバ１００を形成することができる。その後は、上述した実施形態１と同様であるため重複する説明は省略する。

このように、隔離層１９１Ａを密着層９１のみで構成し、マスク５８Ａを密着層９１と同一材料で構成することで、マスク５８Ａを除去する際に隔離層１９１Ａを同時に除去することができ、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。また、塩酸過水によって第１マスク膜５６と密着層９１とを同時に除去することにより、エッチング面を洗浄することができるため、エッチング液に含まれる鉄（Ｆｅ）等がエッチング面に異常析出されて異物が存在しても、塩酸過水によって異物を同時に除去することができる。これにより、耐インク保護膜を形成した際に異物による成膜欠陥が発生することがなく、流路形成基板１０がインクによって侵食されることがない。

なお、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）からなるマスク５８Ａ及び隔離層１９１Ａは、その表面が酸化し易いため、上述した工程を例えば、窒化雰囲気化で行うのが好ましい。これによりマスク５８Ａ及び隔離層１９１Ａの表面が酸化するのを防止して、容易に除去することができる。

（実施形態３）
図９及び図１０は、本発明の実施形態３に係る液体噴射ヘッドの製造方法を示す断面図である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

上述した実施形態１と同様に、流路形成基板用ウェハ１１０に弾性膜５０、絶縁体膜５５及び圧電素子３００を形成した後、図９（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って密着層９１を形成すると共に所定形状にパターニングする。本実施形態では、密着層９１を圧電素子３００毎にパターニングしてリード電極９０の一部を形成すると共に貫通部５２を覆う領域に形成した。そして、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って金属層９２を形成すると共に、金属層９２を所定形状にパターニングする。具体的には、金属層９２を各圧電素子３００毎にパターニングすることで、密着層９１及び金属層９２からなるリード電極９０を形成する。また、同時に、金属層９２を貫通部５２を覆う密着層９１上に連通部１３の周縁部との間に空間が形成されるようにパターニングすることで、密着層９１と金属層９２とからなる隔離層１９１Ｂを形成する。なお、本実施形態では、密着層９１としてニッケルクロム（ＮｉＣｒ）を用い、金属層９２として金（Ａｕ）を用いた。

次に、図９（ｂ）に示すように、上述した実施形態１と同様に、流路形成基板用ウェハ１１０にリザーバ形成基板用ウェハ１３０を接着剤３５を介して接合後、流路形成基板用ウェハ１１０の圧電素子３００とは反対側の面を研磨及びエッチングすることにより流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚さとする。

次に、図１０（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の圧電素子３００とは反対側の面に、隔離層１９１Ｂの最下層である密着層９１と同一材料からなるマスク５８Ａ（第１マスク膜５６）を形成する。そして、流路形成基板用ウェハ１１０をマスク５８Ａを介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチングすることにより、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４を形成する。

次に、図１０（ｂ）に示すように、マスク５８Ａと隔離層１９１Ｂの最下層である密着層９１とを同時に除去する。本実施形態では、塩酸過水を用いて除去した。このようにマスク５８Ａと密着層９１とを除去することにより、密着層９１上に形成された金属層９２は流路形成基板１０上及び絶縁体膜５５上等に形成されていないため、密着層９１上の金属層９２も同時に除去される。これにより、連通部１３とリザーバ部３１とを貫通して、リザーバ１００を形成することができる。その後は、上述した実施形態１と同様であるため重複する説明は省略する。

このように、隔離層１９１Ｂとして、密着層９１と連通部１３の周縁部との間に空間を有する金属層９２とを用いたため、マスク５８Ａを除去する際に隔離層１９１Ｂを同時に除去することができ、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。また、塩酸過水によって第１マスク膜５６と密着層９１とを同時に除去することにより、エッチング面を洗浄することができるため、エッチング液に含まれる鉄（Ｆｅ）等がエッチング面に異常析出されて異物が存在しても、塩酸過水によって異物を同時に除去することができる。これにより、耐インク保護膜を形成した際に異物による成膜欠陥が発生することがなく、流路形成基板１０がインクによって侵食されることがない。

（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１〜３では、圧電素子３００を形成した後に貫通部５２を形成したが、これとは反対に圧電素子３００を形成する前に貫通部５２を形成するようにしてもよい。

また、上述した実施形態１では、隔離層１９１〜１９１Ｂをリード電極９０の少なくとも一部と同一層で、且つリード電極９０とは不連続となるように形成したが、特にこれに限定されず、例えば、隔離層１９１〜１９１Ｂをリード電極９０とは別材料で別途形成するようにしてもよい。

さらに、上述した実施形態１では、流路形成基板用ウェハ１１０の貫通部５２に相対向する領域に隔離層１９１〜１９１Ｂを形成するようにしたが、隔離層１９１〜１９１Ｂの形成領域は特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッドの各部材を位置決めするために用いるアライメント孔や、流路形成基板用ウェハ１１０とリザーバ形成基板用ウェハ１３０とを分割する際に使用されるミシン目などが形成される領域に、本発明の隔離層１９１〜１９１Ｂと、隔離層１９１〜１９１Ｂと同一材料のマスク５８、５８Ａとを用いるようにすれば、アライメント孔やミシン目を介してエッチング液が液漏れするのを防止することができると共に、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。

なお、上述した実施形態１においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。また、本発明は液体噴射ヘッドの製造方法に限定されず、第１貫通孔が設けられるベース基板と、第２貫通孔が設けられた接合基板との間に隔離層を形成し、ベース基板をマスクを介して異方性エッチングすることにより第１貫通孔を形成した後、マスクと同時に隔離層を除去して第１貫通孔と第２貫通孔とを連通させる貫通方法に広く適用することができるものである。

実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 実施形態２に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 実施形態２に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 実施形態３に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 実施形態３に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。

符号の説明

１０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ リザーバ形成基板、 ３１ リザーバ部、 ３２ 圧電素子保持部、 ３５ 接着剤、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜、 ５２ 貫通孔、 ５５ 絶縁体膜、 ５８、５８Ａ マスク、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 ９１ 密着層、 ９２ 金属層、 １００ リザーバ、 １１０ 流路形成基板用ウェハ、 １３０ リザーバ形成基板用ウェハ、 １９０ 配線層、 １９１、１９１Ａ、１９１Ｂ 隔離層、 ２００ 駆動回路、 ３００ 圧電素子

Claims (10)

1. 厚さ方向に貫通した第１貫通孔が形成されるシリコン単結晶基板からなるベース基板の一方面に金属材料からなる隔離層を形成すると共に、前記ベース基板の前記一方面側に前記第１貫通孔が形成される領域に相対向する領域に第２貫通孔が形成されたシリコン単結晶基板からなる接合基板を接合した後、前記ベース基板の他方面に前記隔離層と同一材料からなるマスクを形成すると共に該マスクの前記第１貫通孔に相対向する領域に開口部を形成し、前記ベース基板を前記マスクを介して異方性エッチングすることにより前記第１貫通孔を形成した後、前記マスクと前記隔離層とを同時に除去することを特徴とする貫通方法。
2. 前記隔離層を複数層で形成すると共に、前記マスクを前記隔離層の前記ベース基板側に一番近い層と同一材料で形成することを特徴とする請求項１記載の貫通方法。
3. 前記隔離層を金属層と、該金属層の前記ベース基板側への密着性を向上する密着層とで形成すると共に、前記マスクを前記密着層と同一材料で形成することを特徴とする請求項２記載の貫通方法。
4. 前記金属層を前記第１貫通孔の周縁部との間に間隔を空けて形成すると共に、前記マスクと前記密着層とを同時に除去した際に前記金属層を除去することを特徴とする請求項３記載の貫通方法。
5. 前記マスクを複数層で形成すると共に、前記マスクの前記ベース基板側に一番近い層を前記隔離層と同一材料で形成することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の貫通方法。
6. 前記マスクを前記隔離層と同一材料からなる第１マスク膜と、該第１マスク膜上に形成された第２マスク膜とで形成することを特徴とする請求項５記載の貫通方法。
7. 前記隔離層及び前記マスクが金、ニッケル、クロム及び白金からなることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の貫通方法。
8. 前記隔離層をウェットエッチングで除去することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の貫通方法。
9. 液体を噴射するノズル開口に連通する複数の圧力発生室及び該圧力発生室に連通する連通部が形成されると共に、当該圧力発生室内に液体を噴射させるための圧力変化を付与する圧力発生手段を有する流路形成基板の一方面側の少なくとも前記連通部が形成される領域に、当該連通部を覆う金属材料からなる隔離層を形成する工程と、前記流路形成基板の一方面側に、前記連通部に連通してリザーバの一部を構成するリザーバ部が形成されたリザーバ形成基板を接合する工程と、前記流路形成基板の他方面側に前記隔離層と同一材料からなるマスクを所定形状に形成する工程と、前記流路形成基板を前記マスクを介して異方性エッチングすることにより前記圧力発生室及び前記連通部を形成して前記連通部内に前記隔離層を露出する工程と、前記マスクを前記隔離層と共に除去して前記隔離層を貫通させて前記連通部と前記リザーバ部とを連通させる工程とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
10. 前記隔離層を前記圧力発生手段の配線層と同一層で形成することを特徴とする請求項９記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
    

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